機(jī)器視覺期末考試

經(jīng)典word整理文檔，僅參考，轉(zhuǎn)Word此處可刪除頁眉頁腳。本資料屬于網(wǎng)絡(luò)整理，如有侵權(quán)，請聯(lián)系刪除，謝謝！1.機(jī)器視覺的技術(shù)范圍技術(shù)層次：底層基礎(chǔ)元件和材料、圖像和視覺核心算法、視覺硬件和系統(tǒng)（含照明）、軟件開發(fā)環(huán)境系統(tǒng)流程：取像》分析=》結(jié)果輸出部件與系統(tǒng)軟：硬件：照明、光學(xué)元件、鏡頭、相機(jī)、圖像采集卡、工具軟件、智能相機(jī)相關(guān)技術(shù)：運(yùn)動控制、機(jī)器人、通訊2.鏡頭基本概念視野(FOV)圖像采集設(shè)備所能夠覆蓋的范圍，它可以是在監(jiān)視器上可以見到的范圍，也可以使設(shè)備所輸出的數(shù)字圖像所能覆蓋的最大范圍。最大/最小工作距離（WorkDistance）從物鏡到被檢測物體的距離的范圍，小于最小工作距離大于最大工作距離系統(tǒng)均不能正確成像。景深（DepthOf）在某個(gè)調(diào)焦位置上，景深內(nèi)的物體都可以清晰成像?；儙缀位冎傅氖怯捎阽R頭方面的原因?qū)е碌膱D像范圍內(nèi)不同位置上的放大率存在的差異。幾何畸變主要包括徑向畸變和切向畸變。如枕形或桶形失真。成像面可以在鏡頭的像面上清晰成像的物方平面光圈與F值光圈是一個(gè)用來控制鏡頭通光量裝置，它通常是在鏡頭內(nèi)。表達(dá)光圈大小我們是用F值，如f1.4，，f2.8。焦距焦距是像方主面到像方焦點(diǎn)的距離。如16mm，25mm分辨率測量系統(tǒng)能夠重現(xiàn)的最小的細(xì)節(jié)的尺寸常常用每毫米線對來表示，也就是根據(jù)這個(gè)鏡頭能夠分辨一毫米內(nèi)多少對直線。選擇鏡頭的時(shí)候必須注意廠商給出的分辨率的定義方式。3.鏡頭的分類按照等效焦距分為廣角鏡頭等效焦距小于標(biāo)準(zhǔn)鏡頭（等效焦距為50mm）的鏡頭。特點(diǎn)是最小工作距離短，景深大，視角大。常常表現(xiàn)為桶形畸變。中焦距鏡頭焦距介于廣角鏡頭和長焦鏡頭之間的鏡頭。通常情況下畸變校正較好。長焦距鏡頭等效焦距超過200mm的鏡頭。工作距離長，放大比大，畸變常常表現(xiàn)為枕形狀畸變。按照功能分變焦距鏡頭鏡頭的焦距可以調(diào)節(jié)，鏡頭的視角，視野可變定焦距鏡頭鏡頭的焦距不能調(diào)節(jié)，鏡頭視角固定。聚焦位置和光圈可以調(diào)節(jié)定光圈鏡頭光圈不能調(diào)節(jié)，通常情況下聚焦也不能調(diào)節(jié)按照用途分微距鏡頭（或者成為顯微鏡頭）用于拍攝較小的目標(biāo)具有很大的放大比遠(yuǎn)心鏡頭包括物方遠(yuǎn)心鏡頭和像方遠(yuǎn)心鏡頭以及雙邊遠(yuǎn)心鏡頭。4.工業(yè)相機(jī)的基本概念物理放大率傳感器感光面積于視野的比值，整個(gè)參數(shù)基本取決于鏡頭系統(tǒng)放大率最后顯示環(huán)節(jié)上目標(biāo)的尺寸于實(shí)際目標(biāo)尺寸的比值。系統(tǒng)放大率取決于物理放大率和顯示系統(tǒng)的闡述。對于自動測量和檢測系統(tǒng)而言，物理放大率具有關(guān)鍵的意義。系統(tǒng)放大率僅僅對于需要人機(jī)交互進(jìn)行檢測的系統(tǒng)有意義像素（Pixel=picture+element）傳感器感光面上最小感光單位分辨率(Resolution)模擬制式相機(jī)的分辨率取決于傳感器上像素的數(shù)目以及后期處理電路的質(zhì)量，數(shù)字相機(jī)的傳分辨率則直接取決與傳感器上像素的數(shù)目。相機(jī)掃描方式：隔行掃描、逐行掃描CCD的基本工作原理：當(dāng)光子撞擊到硅原子上時(shí)，會產(chǎn)生自由電子，再將這些自由電子收集在一起形成信號。工業(yè)相機(jī)分類：按照圖像傳感器區(qū)分CCD相機(jī)：使用CCD感光芯片為圖像傳感器的相機(jī)CMOS相機(jī)：使用CMOS感光芯片為圖像傳感器的相機(jī)按照輸出圖像顏色區(qū)分：單色相機(jī)：輸出圖像為單色圖像的相機(jī)。彩色相機(jī)：輸出圖像為彩色圖像的相機(jī)。按照傳感器類型區(qū)分面掃描相機(jī)傳感器上像素呈面狀分布的相機(jī)，其所成圖像為二維“面”圖像。線掃描相機(jī)傳感器上呈線狀（一行或三行）分布的相機(jī)，其所成圖像為一維“”圖像。按輸出信號區(qū)分模擬信號相機(jī)從傳感器中傳出的信號，被轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號，即普通視頻信號，后再傳到圖像采集卡中。數(shù)字信號相機(jī)信號自傳感器中的像素輸出后，在相機(jī)內(nèi)部直接數(shù)字化并輸出。5.圖像采集卡的基本概念圖像采集卡（FrameGraber）圖像采集卡是圖像采集部分和處理部分的接口。圖像經(jīng)過采樣、量化以后轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像并輸入、存儲到幀存儲器的過程，叫做采集、數(shù)字化。A/D轉(zhuǎn)換視頻量化處理是指將相機(jī)所輸出的模擬視頻信號轉(zhuǎn)換為PC所能識別的數(shù)字信號的過程，即A/D轉(zhuǎn)換。視頻信號的量化處理是圖像采集處理的重要組成部分。6.光源簡述機(jī)器視覺系統(tǒng)工作的基本程序：取像=》分析》結(jié)果輸出光源：為確保視覺系統(tǒng)正常取像獲得足夠光信息而提供照明的裝置光源的目的?是將待測區(qū)域與背景明顯區(qū)分開?將運(yùn)動目標(biāo)“凝固”在圖像上?增強(qiáng)待測目標(biāo)邊緣清晰度?消除陰影抵消噪光光源是一個(gè)視覺應(yīng)用開始工作的第一步適合的光源可以提高系統(tǒng)檢測精度、運(yùn)行速度及工作效率獲得完美圖像的6大要素及控制因素保持待測物體在成象中大小一致。控制因素：視野、拍照角反差最大化?？刂埔蛩兀汗庠催x擇適合的光源、鏡頭、相機(jī)學(xué)會如何使用、控制光源、鏡頭、相機(jī)7.圖像處理的基本步驟高通濾波：增強(qiáng)對比度100151010低通濾波：降低噪音111111111Sobel：提取邊緣101202101121000121基本形態(tài)算子腐蝕(erosion)：取最小值膨脹(dilation)：取最大值中值濾波(Medianfilter)：取中間值門限種類單門限：將圖像像素分2類雙門限：將圖像像素分3類門限選取方式手動選?。喝缃^對值、相對值等自動選?。喝缱罴验T限8.邊緣檢測算法Roberts邊緣檢測算子；Sobel邊緣檢測算子；Prewitt邊緣檢測算子；Krisch邊緣檢測；LoG_Laplacian-拉普拉斯算子；邊緣上的這種變化可以通過微分算子進(jìn)行檢測：一階導(dǎo)數(shù)：通過梯度來計(jì)算特點(diǎn)：對于亮的邊，邊的變化起點(diǎn)是正的，結(jié)束是負(fù)的。對于暗邊，結(jié)論相反。常數(shù)部分為零。用途：用于檢測圖像中邊的存在二階導(dǎo)數(shù)：通過拉普拉斯算子來計(jì)算特點(diǎn)：二階微分在亮的一邊是正的，在暗的一邊是負(fù)的。常數(shù)部分為零。用途：確定邊上的像素是在亮的一邊，還是暗的一邊，0用于確定邊的準(zhǔn)確位置邊緣檢測算法有如下四個(gè)步驟濾波：邊緣檢測算法主要是基于圖像強(qiáng)度的一階和二階導(dǎo)數(shù)，但導(dǎo)數(shù)的計(jì)算對噪聲很敏感，因此必須使用濾波器來改善與噪聲有關(guān)的邊緣檢測器的性能．需要指出，大多數(shù)濾波器在降低噪聲的同時(shí)也導(dǎo)致了邊緣強(qiáng)度的損失，因此，增強(qiáng)邊緣和降低噪聲之間需要折衷．增強(qiáng)：增強(qiáng)邊緣的基礎(chǔ)是確定圖像各點(diǎn)鄰域強(qiáng)度的變化值．增強(qiáng)算法可以將鄰域（或局部）強(qiáng)度值有顯著變化的點(diǎn)突顯出來．邊緣增強(qiáng)一般是通過計(jì)算梯度幅值來完的．檢測：在圖像中有許多點(diǎn)的梯度幅值比較大，而這些點(diǎn)在特定的應(yīng)用領(lǐng)域中并不都是邊緣，所以應(yīng)該用某種方法來確定哪些點(diǎn)是邊緣點(diǎn)．最簡單的邊緣檢測判據(jù)是梯度幅值閾值判據(jù)．定位：如果某一應(yīng)用場合要求確定邊緣位置，則邊緣的位置可在子像素分辨率上來估計(jì)，邊緣的方位也可以被估計(jì)出來．邊緣檢測中經(jīng)常碰到的問題是：圖像中存在太多的細(xì)節(jié)。比如，前面例子中的磚墻圖像受到噪聲的干擾，不能準(zhǔn)確的檢測邊緣解決的一個(gè)方法是在邊緣檢測之前對圖像進(jìn)行平滑Roberts邊緣檢測算子(1)取得原圖的數(shù)據(jù)區(qū)指